KR20170034757A - Preparation method of polyalkylene carbonate - Google Patents

Preparation method of polyalkylene carbonate Download PDF

Info

Publication number
KR20170034757A
KR20170034757A KR1020160037207A KR20160037207A KR20170034757A KR 20170034757 A KR20170034757 A KR 20170034757A KR 1020160037207 A KR1020160037207 A KR 1020160037207A KR 20160037207 A KR20160037207 A KR 20160037207A KR 20170034757 A KR20170034757 A KR 20170034757A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymerization
molecular weight
solvent
carbon atoms
polyalkylene carbonate
Prior art date
Application number
KR1020160037207A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102094452B1 (en
Inventor
이준의
박승영
이진우
김윤정
성보현
안용희
김성경
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20170034757A publication Critical patent/KR20170034757A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102094452B1 publication Critical patent/KR102094452B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/32General preparatory processes using carbon dioxide
    • C08G64/34General preparatory processes using carbon dioxide and cyclic ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

The present invention relates to a production method of polyalkylene carbonate and, more specifically, to a production method of polyalkylene carbonate, which uses a solution polymerization of an epoxide compound and carbon dioxide. In addition, the method can effectively produce polyalkylene carbonate having molecular weight of various grades without additionally injecting a separate molecular weight control agent (chain transfer agent) by controlling the water content contained in a reactant to an optimum range.

Description

폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법 {PREPARATION METHOD OF POLYALKYLENE CARBONATE}PREPARATION METHOD OF POLYALKYLENE CARBONATE < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 반응물 및 용매 내에 포함된 수분 함량을 최적 범위로 조절함으로써 별도의 분자량 조절제(chain transfer agent)를 추가하지 않고도 다양한 grade의 분자량을 갖는 폴리알킬렌 카보네이트를 효과적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for efficiently producing a polyalkylene carbonate having various molecular weights without adding a separate chain transfer agent by adjusting the moisture content of the reactants and the solvent to an optimum range .

폴리알킬렌 카보네이트는 비결정성의 투명 수지로서, 유사 계열의 엔지니어링 플라스틱인 방향족 폴리카보네이트와 달리, 생분해성을 나타내며 낮은 온도에서 열분해가 가능할 뿐 아니라, 이산화탄소와 물로 완전히 분해되어 탄소 잔류물이 없다는 장점을 가지고 있다.Polyalkylene carbonate is a non-crystalline transparent resin, unlike an aromatic polycarbonate which is a similar type of engineering plastic, exhibits biodegradability and is thermally decomposable at a low temperature, and has the advantage of being completely decomposed into carbon dioxide and water and having no carbon residue Have.

이에 많은 연구자들이 에폭시 화합물과 이산화탄소로부터 폴리알킬렌 카보네이트를 제조하기 위해서, 다양한 연구 개발이 이루어져 왔다. 그러나, 현재 유기 금속 촉매를 이용하여 공중합된 폴리알킬렌 카보네이트는 높은 분자량 분포를 나타냄으로써, 제조 및 가공이 어려워 사용성이 희박하며 고점도로 인하여 제조 수율 역시 매우 낮다. 특히, 실제 상용화를 위해 분자량을 낮출 필요성이 있으며, 다양한 grade의 분자량 제품군의 제작이 요구되어 왔다. 그러나, 상대적으로 조절이 용이한 중합 변수(온도, 압력)에 의한 분자량 변화는 뚜렷하지 않은 문제가 있다. Therefore, many researchers have made various research and development for producing polyalkylene carbonate from epoxy compounds and carbon dioxide. However, at present, polyalkylene carbonates copolymerized with an organometallic catalyst exhibit a high molecular weight distribution, so that it is difficult to manufacture and process, resulting in poor usability and a very low production yield due to high viscosity. In particular, there is a need to lower molecular weight for commercial commercialization, and production of various grades of molecular weight products has been required. However, the change in molecular weight due to polymerization parameters (temperature, pressure) that are relatively easy to control is not clear.

따라서, 폴리알킬렌 카보네이트의 분자량을 적정 수준으로 낮추거나 혹은 조절 가능하도록 하는 메커니즘에 대한 연구가 필요하며, 동시에 일정 수준 이상의 선택도를 가져야 한다. 분자량을 조절하기 위해 추가 물질을 투입할 경우에 그 추가 물질은 폴리알킬렌 카보네이트의 활성 및 선택도에 미치는 영향이 극히 제한적이어야 하며, 또한 중합 이후 추가 물질의 제거가 용이할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to study a mechanism for lowering or controlling the molecular weight of the polyalkylene carbonate to an appropriate level, and at the same time, it should have a selectivity higher than a certain level. When the additional material is added to adjust the molecular weight, the additional material should have a very limited effect on the activity and selectivity of the polyalkylene carbonate, and it is also necessary to facilitate the removal of the additional material after polymerization.

본 발명은 분자량 조절이 가능하면서도 동시에 일정 수준 이상의 선택도를 가지는 폴리알킬렌 카보네이트를 효율적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a method for efficiently producing a polyalkylene carbonate having a molecular weight controllability and a selectivity higher than a certain level.

본 발명은 촉매 및 용매 하에 이산화탄소와 에폭사이드 화합물을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에서 용매, 이산화탄소, 및 에폭사이드 화합물에 포함된 수분 함량의 총합은 10 내지 1000 ppm인 폴리알킬렌 카보네이트의 제조방법을 제공한다. The present invention includes a process for polymerizing carbon dioxide and an epoxide compound under a catalyst and a solvent, wherein the sum of the water content contained in the solvent, carbon dioxide, and epoxide compound in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process is 10 to 1000 ppm Alkylene carbonate.

상기 중합 조건을 통해 제조되는 수지의 중량평균분자량이 10,000 내지 1,000,000 g/mol가 될 수 있다. The weight average molecular weight of the resin prepared through the above polymerization conditions may be 10,000 to 1,000,000 g / mol.

상기 이산화탄소는 에폭사이드 화합물 대비 1:1 내지 10:1의 몰비(이산화탄소:에폭사이드 화합물 몰비)로 연속 또는 비연속적으로 투입될 수 있다.The carbon dioxide may be continuously or discontinuously introduced at a molar ratio (carbon dioxide: epoxide compound molar ratio) of 1: 1 to 10: 1 based on the epoxide compound.

상기 촉매는 아연계 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 에폭사이드 화합물은, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로 알킬렌옥사이드; 및 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치된 탄소수 8 내지 20의 스타이렌 옥사이드;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The catalyst is preferably a zinc-based catalyst, and the epoxide compound is an alkylene oxide having 2 to 20 carbon atoms, which is substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; A cycloalkylene oxide having 4 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; And styrene oxide having 8 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

상기 촉매는 에폭사이드 화합물 대비 1:50 내지 1:400이 몰비 (촉매: 에폭사이드 화합물)로 투입될 수 있다.The catalyst may be added in a molar ratio (catalyst: epoxide compound) of 1:50 to 1: 400 to the epoxide compound.

상기 용매는 염소화 용매(chlorinated solvent)를 사용할 수 있고, 바람직한 예를 들면 메틸렌 클로라이드 또는 에틸렌 디클로라이드를 사용할 수 있다. The solvent may be a chlorinated solvent, and preferred examples thereof include methylene chloride or ethylene dichloride.

상기 용매는 메틸렌 클로라이드 또는 에틸렌 디클로라이드를 사용할 수 있으며, 에폭사이드 화합물 대비 0.1:1 내지 50:1의 무게비 (용매: 에폭사이드 화합물의 무게비)로 투입될 수 있다.The solvent may be methylene chloride or ethylene dichloride, and may be added at a weight ratio (solvent: epoxide compound weight ratio) of 0.1: 1 to 50: 1 to the epoxide compound.

상기 중합 공정은 50 내지 90 ℃ 및 15 내지 50 bar에서, 3 내지 60 시간 동안 진행할 수 있다.The polymerization process may be carried out at 50 to 90 DEG C and 15 to 50 bar for 3 to 60 hours.

본 발명은 기존에 알려진 바에 따라 별도의 분자량 조절제(CTA: Chain Transfer Agent) 화합물을 사용하지 않으며, 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에 포함된 수분 함량을 최적 범위로 조절함으로써, 별도의 분자량 조절제를 제거하는 공정이 필요하지 않으면서도 다양한 grade의 분자량을 갖는 폴리알킬렌 카보네이트를 효과적으로 제조할 수 있다.The present invention does not use a separate chain transfer agent (CTA) compound as known in the art and removes a separate molecular weight adjuster by adjusting the moisture content in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process to the optimal range A polyalkylene carbonate having various molecular weights can be effectively produced without requiring a process.

도 1은 2 L 이하 용량의 소형 중합 반응기를 이용한 반응물을 제외한 용매 내 수분 함량 별 분자량/선택도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2은 1 m3 용량의 대형 중합 반응기를 이용하여 반응물을 제외한 용매내 수분 함량별 분자량/선택도 변화를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing changes in molecular weight / selectivity by water content in a solvent except for reactants using a small polymerization reactor having a capacity of 2 L or less.
FIG. 2 is a graph showing changes in molecular weight / selectivity according to water content in a solvent excluding a reactant using a 1 m 3 large polymerization reactor.

이하에서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

또한 본 발명의 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.Also, " comprising "as used herein should be interpreted as specifying the presence of particular features, integers, steps, operations, elements and / or components, It does not exclude the presence or addition of an ingredient.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 중합 반응물 내 수분 함량으로 분자량을 제어하는 폴리알킬렌 카보네이트의 제조방법에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for producing a polyalkylene carbonate having a molecular weight controlled by a water content in a polymerization reaction product according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에 포함된 수분 함량을 조절하여 분자량을 조절하는 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법이 제공된다. 상기 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법은 촉매 및 용매 하에 이산화탄소와 에폭사이드 화합물을 중합하는 단계를 포함하고; 상기 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에서 용매, 이산화탄소, 및 에폭사이드 화합물에 포함된 수분 함량의 총합이 10 내지 1000 ppm이다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a polyalkylene carbonate which adjusts the molecular weight by controlling the moisture content contained in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process. Wherein the polyalkylene carbonate is prepared by polymerizing carbon dioxide and an epoxide compound under a catalyst and a solvent; The total amount of water contained in the solvent, carbon dioxide, and epoxide compound in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process is 10 to 1000 ppm.

상술한 바대로, 기존에는 폴리알킬렌 카보네이트를 제조함에 있어서 여러 가지 화합물을 별도의 분자량 조절제(CTA: Chain Transfer Agent)로 투입하여 생성되는 중합체의 분자량을 조절하였지만, 이렇게 별도로 투입된 분자량 조절제는 중합 시 활성 및 선택도에 영향을 미칠 가능성이 있고, 중합 이후 투입된 분자량 조절제 화합물을 제거하는 공정이 추가되어야 하므로 전체 공정 효율이 저하되는 문제를 초래하였다.As described above, conventionally, in the production of the polyalkylene carbonate, various compounds were added to the polymer through a separate chain transfer agent (CTA) to control the molecular weight of the resulting polymer. However, Activity and selectivity of the reaction mixture, and a process of removing the molecular weight modifier compound added after polymerization has to be added, which causes a problem that the overall process efficiency is lowered.

따라서, 본 발명에서는 이러한 종래 문제점을 해결하기 위해, 기존의 별도의 분자량 조절제 화합물을 투입하지 않고 중합 반응 개시전의 수분 함량을 최적 범위로 조절하여 적용함으로써, 별도의 분자량 조절제를 제거하는 공정이 필요하지 않으면서도 다양한 grade의 분자량을 가지며 일정 수준 이상의 선택도를 가지는 폴리알킬렌 카보네이트를 효과적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, in order to solve the problems of the prior art, it is not necessary to add a conventional molecular weight modifier compound to adjust the moisture content of the polymerization initiator to the optimum range before starting the polymerization reaction, thereby eliminating a separate molecular weight modifier A polyalkylene carbonate having various degrees of molecular weight and having a selectivity higher than a certain level.

이러한 본 발명의 방법에 있어서, 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에서 용매, 이산화탄소, 및 에폭사이드 화합물에 포함된 수분 함량의 총합은 충분한 정제 공정을 통해 15 ppm 이내, 바람직하게는 10 ppm 이내, 좀더 바람직하게는 5 ppm 이내로 조절하는 것이 바람직하다. 이때, 원료를 분자 체(molecular sieve)로 충진된 컬럼을 통과시키는 과정을 진행할 수 있다. 이후, 용액 중합을 통해 제조되는 수지의 분자량은 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물 내 포함된 수분 함량에 따라 증가 혹은 감소되므로 중합 공정 개시 전 충분히 정제된 반응 혼합물에 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 반응기 내 중합 반응 혼합물의 목표 수분 함량을 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 이렇게 증류수를 투입함으로써, 상기 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에서 용매, 이산화탄소, 및 에폭사이드 화합물에 포함된 수분 함량의 총합이 10 내지 1000 ppm 되도록 조절할 수 있다. In this method of the present invention, the total amount of water contained in the solvent, carbon dioxide, and epoxide compound in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process is preferably within 15 ppm, preferably within 10 ppm, Is preferably controlled within 5 ppm. At this time, the raw material can be passed through a column packed with a molecular sieve. Since the molecular weight of the resin prepared through the solution polymerization is increased or decreased according to the water content contained in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process, the distilled water is artificially introduced into the sufficiently purified reaction mixture before starting the polymerization process, It is desirable to appropriately adjust the target moisture content of the mixture. By adding distilled water in this way, it is possible to control the total amount of water contained in the solvent, carbon dioxide, and epoxide compound in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process to 10 to 1000 ppm.

이러한 중합 공정을 통해 제조되는 수지의 분자량은 바람직하게는 10,000 g/mol에서 1,000,000 g/mol의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 중합 조건을 통해 제조되는 수지의 선택도는 85% 이상, 바람직하게는 90% 이상이 될 수 있다. The molecular weight of the resin produced through such a polymerization process may preferably range from 10,000 g / mol to 1,000,000 g / mol. In addition, the selectivity of the resin produced through the above polymerization conditions can be 85% or more, preferably 90% or more.

본 발명에서 상기 중합 조건을 위해 투입되는 수분은 폴리알킬렌 카보네이트의 활성 및 선택도에 미치는 영향이 극히 제한적이어서, 수분이 충분히 정제된 반응 혼합물을 이용한 중합에서의 활성 및 선택도와 동일한 수준을 나타낸다. In the present invention, the amount of water added for the above polymerization conditions has a very limited effect on the activity and selectivity of the polyalkylene carbonate, so that the water exhibits the same level of activity and selectivity in the polymerization using the sufficiently purified reaction mixture.

여기서, "선택도"라 함은, 중합 반응을 통해 생성되는 부산물을 포함하는 전체 화학반응 결과물에서 원하는 화학 반응 결과물의 함량을 지칭한다. Here, the term "selectivity" refers to the content of the desired chemical reaction product in the overall chemical reaction product including the by-product produced through the polymerization reaction.

상기 중합 공정에서 그 선택도는 생성되는 모든 화학반응 결과물 중 폴리알킬렌 카보네이트의 함량을 의미하며 약 85% 이상의 선택도를 나타낼 수 있다. In the polymerization process, the selectivity refers to the content of the polyalkylene carbonate in the resultant chemical reaction product, and may exhibit a selectivity of about 85% or more.

한편, 상기 용액 중합시 사용되는 물질에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The materials used in the solution polymerization will be described in more detail as follows.

상기 에폭사이드 화합물은 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로 알킬렌옥사이드; 및 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치된 탄소수 8 내지 20의 스타이렌 옥사이드;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 에폭사이드 화합물은 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 옥사이드를 포함할 수 있다.The epoxide compound is an alkylene oxide having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; A cycloalkylene oxide having 4 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; And styrene oxide having 8 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. More preferably, the epoxide compound may include an alkylene oxide having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

또한, 상기 에폭사이드 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부텐 옥사이드, 펜텐 옥사이드, 헥센 옥사이드, 옥텐 옥사이드, 데센 옥사이드, 도데센 옥사이드, 테트라데센 옥사이드, 헥사데센 옥사이드, 옥타데센 옥사이드, 부타디엔 모노옥사이드, 1,2-에폭시-7-옥텐, 에피플루오로하이드린, 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, 아이소프로필 글리시딜 에테르, 부틸 글리시딜 에테르, t-부틸 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 알릴 글리시딜 에테르, 사이클로펜텐 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드, 사이클로옥텐 옥사이드, 사이클로도데센 옥사이드, 알파-파이넨 옥사이드, 2,3-에폭시노보넨, 리모넨 옥사이드, 디엘드린, 2,3-에폭시프로필벤젠, 스타이렌 옥사이드, 페닐프로필렌 옥사이드, 스틸벤 옥사이드, 클로로스틸벤 옥사이드, 디클로로스틸벤 옥사이드, 1,2-에폭시-3-페녹시프로판, 벤질옥시메틸 옥시란, 글리시딜-메틸페닐 에테르, 클로로페닐-2,3-에폭시프로필 에테르, 에폭시프로필 메톡시페닐 에테르, 바이페닐 글리시딜 에테르, 글리시딜 나프틸 에테르 등이 있다. 바람직하게, 상기 에폭사이드 화합물은 에틸렌 옥사이드를 사용한다.Specific examples of the epoxide compound include ethylene oxide, propylene oxide, butene oxide, pentene oxide, hexene oxide, octene oxide, decene oxide, dodecene oxide, tetradecene oxide, hexadecene oxide, octadecene oxide, Epichlorohydrin, epibromohydrin, isopropyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, 2-epoxy-7-octene, epifluorohydrin, epichlorohydrin, -Ethylhexyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, cyclopentene oxide, cyclohexene oxide, cyclooctene oxide, cyclododecene oxide, alpha-pinene oxide, 2,3-epoxy norbornene, limonene oxide, dieldrin , 2,3-epoxypropylbenzene, styrene oxide, phenylpropylene oxide, stilbene oxide, Propyl methoxy ether, chloropropyl methoxy ether, chloropropyl methoxy ether, chloropropyl methoxy ether, chlorostyrene benzoate, dichlorostilbene oxide, 1,2-epoxy-3-phenoxypropane, benzyloxymethyloxirane, glycidyl- Phenyl ether, biphenyl glycidyl ether, glycidyl naphthyl ether, and the like. Preferably, the epoxide compound uses ethylene oxide.

또한, 상기 용매는 에폭사이드 화합물 대비 0.1:1 내지 50:1의 무게비(용매:에폭사이드 화합물 무게비)로 사용하는 것이 바람직하며, 0.5:1 내지 10:1의 무게비로 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 용매는 메틸렌 클로라이드 또는 에틸렌 디클로라이드를 사용할 수 있다.The solvent is preferably used in a weight ratio (solvent: epoxide compound weight ratio) of 0.1: 1 to 50: 1 to the epoxide compound, more preferably 0.5: 1 to 10: 1. The solvent may be methylene chloride or ethylene dichloride.

상기 이산화탄소는 반응 중에 연속 또는 비연속으로 투입할 수 있으나, 연속 투입되는 것이 바람직하며, 이러한 경우 중합 반응기는 연속형 시스템(continuous system) 또는 세미 배치형(semi-batch type)을 사용하는 것이 좋다. 만일 이산화탄소가 연속적으로 투입되지 않을 경우, 본원 발명에서 목적으로 하는 카보네이트 공중합 반응과는 별도로 폴리에틸렌글라이콜 등의 부산물 생성이 증가할 수 있다. 또한, 상기 중합에서 이산화탄소를 연속 투입시 반응 압력은 5 내지 50 bar, 혹은 10 내지 40 bar일 수 있다.The carbon dioxide may be continuously or discontinuously introduced during the reaction but is preferably continuously introduced. In this case, it is preferable to use a continuous system or a semi-batch type polymerization reactor. If carbon dioxide is not continuously supplied, production of byproducts such as polyethylene glycol may increase separately from the carbonate copolymerization reaction aimed at in the present invention. The reaction pressure may be 5 to 50 bar or 10 to 40 bar when the carbon dioxide is continuously introduced into the polymerization.

또한, 상기 이산화탄소는 에폭사이드 화합물 대비 1:1 내지 10:1의 몰비(이산화탄소:에폭사이드 화합물 몰비)로 투입될 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 이산화탄소는 에폭사이드 화합물 대비 1:1 내지 5:1의 몰비로 투입될 수 있다. 또한, 상기 비율로 이산화탄소가 투입되는 경우 중합 반응기는 연속형 시스템(continuous system) 또는 세미 배치형 시스템(semi-batch type system)을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the carbon dioxide may be introduced at a molar ratio (carbon dioxide: epoxide compound molar ratio) of 1: 1 to 10: 1 with respect to the epoxide compound. More preferably, the carbon dioxide may be introduced at a molar ratio of 1: 1 to 5: 1 relative to the epoxide compound. When carbon dioxide is introduced at the above-mentioned ratio, it is preferable that the polymerization reactor employs a continuous system or a semi-batch type system.

본 발명에서 사용하는 촉매는 아연, 알루미늄, 코발트 등의 금속 착화합물의 존재하에서 행할 수 있지만, 바람직하게는 아연계 촉매를 사용한다. 상기 아연계 촉매는 그 종류가 제한되지 않고, 이 분야에 잘 알려진 아연 착화합물을 포함할 수 있다.The catalyst used in the present invention can be carried out in the presence of a metal complex compound such as zinc, aluminum or cobalt, but a zinc-based catalyst is preferably used. The zinc-based catalyst is not limited in its kind and may include zinc complexes well known in the art.

또한, 상기 촉매는 에폭사이드 화합물:아연계 촉매의 몰비 50:1 내지 400:1로 투입될 수 있다. 그 비율이 50:1 미만이면 용액 중합 시 충분한 촉매활성을 나타내기 어려울 수 있고, 400:1을 초과하면 잔류 모노머가 과잉으로 남게 되어 전체 프로세스의 효율성이 저하될 수 있다.In addition, the catalyst may be introduced at a molar ratio of epoxide compound: zeolite catalyst of 50: 1 to 400: 1. If the ratio is less than 50: 1, it may be difficult to exhibit sufficient catalytic activity in the solution polymerization. If the ratio is more than 400: 1, the residual monomer may remain excessively and the efficiency of the whole process may be deteriorated.

한편, 본 발명의 폴리알킬렌 카보네이트의 제조방법은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 상술한 알킬렌옥사이드와 이산화탄소를 공중합하여 얻어지거나 또는 환상 카보네이트의 개환중합에 의해서도 얻어질 수 있다. 상기 알킬렌 옥사이드와 이산화탄소의 공중합은 아연, 알루미늄, 코발트 등의 금속 착화합물의 존재하에서 행할 수 있다.On the other hand, the method for producing the polyalkylene carbonate of the present invention is not particularly limited, but can be obtained, for example, by copolymerization of the above-mentioned alkylene oxide with carbon dioxide or by ring-opening polymerization of cyclic carbonate. The copolymerization of the alkylene oxide and carbon dioxide can be carried out in the presence of a metal complex compound such as zinc, aluminum or cobalt.

따라서, 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 중합 단계는 중합 반응기에 촉매, 용매, 에폭사이드 화합물 및 이산화탄소를 공급한 후, 촉매 및 용매 하에 에폭사이드 화합물과 이산화탄소를 함유한 모노머를 용액 중합하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 중합은 연속 중합일 수 있다.Accordingly, the polymerization step according to a preferred embodiment of the present invention is a step of supplying a catalyst, a solvent, an epoxide compound and carbon dioxide to a polymerization reactor, and then polymerizing a monomer containing an epoxide compound and carbon dioxide under a catalyst and a solvent . Further, such polymerization may be continuous polymerization.

상기 용액 중합이 완료된 이후 반응 혼합물이 생성되는데, 이러한 반응 혼합물은 폴리알킬렌 카보네이트, 미반응된 잔류 모노머, 촉매 잔사, 용매 및 부산물을 포함한다.After the solution polymerization is complete, a reaction mixture is formed which comprises a polyalkylene carbonate, unreacted residual monomer, catalyst residue, solvent and byproduct.

또한, 상기 중합 공정은 50 내지 90 ℃ 및 15 내지 50 bar에서, 3 내지 60 시간 동안 진행할 수 있다. 또한, 상기 에폭사이드 화합물, 특히 에틸렌 옥사이드의 자가 중합 온도가 90 이므로, 자가 중합으로 인한 부산물 함량을 줄이기 위해서는 50 내지 90 ℃의 온도에서 용액중합을 수행하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.Further, the polymerization process can be carried out at 50 to 90 캜 and 15 to 50 bar for 3 to 60 hours. In addition, since the epoxide compound, especially ethylene oxide, has a self-polymerization temperature of 90, it may be more preferable to perform the solution polymerization at a temperature of 50 to 90 ° C in order to reduce the by-product content due to autopolymerization.

이러한 방법으로 제조된 본 발명의 폴리알킬렌 카보네이트는 수율이 90% 이상일 수 있고, 중합 공정을 통해 제조되는 수지의 분자량은 바람직하게는 10,000 g/mol에서 1,000,000 g/mol의 범위를 가질 수 있다. 상기 폴리알킬렌 카보네이트의 바람직한 일례를 들면, 폴리에틸렌카보네이트를 들 수 있다.The polyalkylene carbonate of the present invention produced by this method may have a yield of 90% or more, and the molecular weight of the resin produced through the polymerization process may preferably be in the range of 10,000 g / mol to 1,000,000 g / mol. Preferable examples of the polyalkylene carbonate include polyethylene carbonate.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that these examples are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

제조예Manufacturing example 1: 유기 아연 촉매의 제조 1: Preparation of Organozinc Catalyst

250 mL 크기의 둥근 바닥 플라스크에서, 150 mL 톨루엔에 13.12 g(100 mmol)의 글루타르산을 환류 하에 분산시켰고, 55 ℃의 온도에서 30 분간 가열하였다. In a 250 mL round bottom flask, 13.12 g (100 mmol) of glutaric acid in 150 mL toluene was dispersed under reflux and heated at 55 DEG C for 30 minutes.

이와 별도로, 150 mL의 톨루엔에 8.14 g(100 mmol)의 ZnO를 가하고 교반하여 ZnO 분산액을 준비하였다. Separately, 8.14 g (100 mmol) of ZnO was added to 150 mL of toluene and stirred to prepare a ZnO dispersion.

상기 ZnO 분산액을 부피 기준으로 4 등분하고, 그 중 1/4을 먼저 글루타르산 용액에 가하여 반응을 진행시켰다. 1 시간 후에 상기 ZnO 분산액의 다른 1/4를 가하여 반응을 진행하였고, 그로부터 1 시간 후에 상기 ZnO 분산액의 또 다른 1/4을 가하여 반응을 진행하였다. 1 시간 후 상기 ZnO 분산액의 마지막 1/4을 가하여 반응을 진행하였다. 상기 혼합 용액은 55 ℃에서 반응을 진행시킨 후, 110 ℃로 승온하고 3 시간 동안 가열하여 합성 과정 중 발생한 수분을 딘스탁을 이용하여 제거하였다. 흰색 고체가 생성된 후, 이를 여과하고, 아세톤/에탄올로 세척하고, 130 ℃에서 진공 오븐으로 건조하였다. The ZnO dispersion was divided into quarters based on the volume, and 1/4 of the dispersion was first added to the glutaric acid solution to conduct the reaction. After one hour, another 1/4 of the ZnO dispersion was added to conduct the reaction. One hour later, another 1/4 of the ZnO dispersion was added to proceed the reaction. After 1 hour, the last 1/4 of the ZnO dispersion was added to proceed the reaction. The reaction mixture was heated at 55 ° C., heated to 110 ° C. and heated for 3 hours to remove water generated during the synthesis by using Dean Stark. After a white solid was formed, it was filtered, washed with acetone / ethanol and dried in a vacuum oven at 130 < 0 > C.

이러한 방법으로 유기 아연 촉매 (Zn-based catalyst)를 제조하였다. In this way, an organic zinc catalyst (Zn-based catalyst) was prepared.

실시예Example 1: 소형 반응기를 이용한 분자량 조절 실험 1: Molecular weight control experiment using small reactor

중합 반응기로는 교반기가 달린 오토클레이브 반응기(용량 30 mL 내지 2000 mL)를 이용하여, 다음 표 1의 조건으로 용액 중합을 진행하였다. 먼저, 교반기가 구비된 반응기에 상기 제조예 1에서 제조된 아연 디카르복실레이트계 촉매, 메틸렌클로라이드(MC, methylene chloride), 에틸렌옥사이드 및 이산화탄소를 투입하고 아래 표의 조건으로 용액 중합을 진행하여 폴리에틸렌카보네이트를 제조하였다. 이때, 에틸렌옥사이드, 메틸렌클로라이드, 이산화탄소는 정제하여 수분 함량을 15 ppm 미만으로 유지하였으며, 이 후 용매(MC)에 인위적으로 증류수를 투입하여 용매의 수분 함량을 64 ppm으로 조절하였다. As the polymerization reactor, solution polymerization was carried out using an autoclave reactor (capacity: 30 mL to 2000 mL) equipped with a stirrer under the conditions shown in Table 1 below. First, the zinc dicarboxylate catalyst prepared in Preparation Example 1, methylene chloride (MC), ethylene oxide and carbon dioxide, which were prepared in Preparation Example 1, were fed into a reactor equipped with a stirrer, and solution polymerization was carried out under the conditions shown in Table 1 below. . At this time, the ethylene oxide, methylene chloride, and carbon dioxide were purified to maintain the water content below 15 ppm, and then the water content of the solvent was adjusted to 64 ppm by artificially introducing distilled water into the solvent (MC).

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 348 kg/mol이었고, 90%의 선택도를 보였다. At this time, the polyalkylene carbonate produced had a weight average molecular weight of 348 kg / mol and showed a selectivity of 90%.

실시예Example 2: 소형 반응기를 이용한 분자량 조절 실험 2: Molecular weight control experiment using small reactor

실시예 1과 동일한 방법으로 하기 표 1의 조건을 적용하여 실험을 진행하였다. Experiments were carried out in the same manner as in Example 1 by applying the conditions shown in Table 1 below.

이 때, 용매(MC)의 수분 함량은 132 ppm이었으며, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 172 kg/mol이었고, 92%의 선택도를 보였다. At this time, the water content of the solvent (MC) was 132 ppm, and the weight average molecular weight of the polyalkylene carbonate produced was 172 kg / mol and showed a selectivity of 92%.

비교예Comparative Example 1: 소형 반응기를 이용한 분자량 조절 실험 1: Molecular weight control experiment using small reactor

실시예 1과 동일한 방법으로 하기 표 1의 조건을 적용하여 실험을 진행하되, 모노머 및 용매 정제 후 반응 혼합물에 인위적으로 수분을 투입하지 않고 중합을 실시하였다. 이 때, 용매(MC)에 의 수분 함량은 8 ppm이었으며, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트의 중량평균분자량은 821 kg/mol이었고, 92%의 선택도를 보였다. The experiment was carried out in the same manner as in Example 1 by applying the conditions shown in Table 1 below, but the polymerization was carried out without artificially adding water to the reaction mixture after the purification of the monomer and the solvent. At this time, the water content in the solvent (MC) was 8 ppm, and the weight average molecular weight of the polyalkylene carbonate produced was 821 kg / mol and showed a selectivity of 92%.

실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 따른 중합 공정 조건 및 반응 결과는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. Polymerization process conditions and reaction results according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 촉매(Cat.) 함량 (g)Catalyst (Cat.) Content (g) 0.40.4 0.40.4 0.40.4 에틸렌옥사이드(EO) 함량 (g)Ethylene oxide (EO) content (g) 8.68.6 8.78.7 8.58.5 메틸렌클로라이드(MC) 함량 (g)Methylene chloride (MC) content (g) 8.58.5 8.58.5 8.58.5 CO2 압력 (bar)CO 2 pressure (bar) 3030 3030 3030 중합공정온도 (℃)Polymerization process temperature (캜) 7070 7070 7070 용매(MC)내수분함량 (ppm)Moisture Content in Solvent (MC) (ppm) 88 6464 132132 중합공정시간 (hr)Polymerization time (hr) 33 33 33 분자량(Mw, kg/mol)Molecular weight (M w , kg / mol) 821821 348348 172172 선택도(%)Selectivity (%) 9292 9090 9292

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면 폴리알킬렌 카보네이트 중합 시 별도의 분자량 조절제(chain transfer agent)를 추가로 투입하지 않고도 반응물에 포함된 수분 함량을 조절해 분자량이 감소된 다양한 grade의 폴리알킬렌 카보네이트를 효과적으로 제조할 수 있고, 인위적으로 수분을 투입하지 않은 비교예 1과 동일한 수준의 선택도를 보이는 것을 확인하였다. As shown in Table 1, according to the present invention, it is possible to control the moisture content of the reactants without adding additional chain transfer agent in the polyalkylene carbonate polymerization, It was confirmed that the alkylene carbonate can be effectively produced and the selectivity of the same level as that of Comparative Example 1 in which water is not artificially introduced is exhibited.

제조예Manufacturing example 2: 유기 아연 촉매의 제조 2: Preparation of Organozinc Catalyst

160 L 크기의 반응기에서, 100 L 톨루엔에 11.9 kg(89.3 mol)의 글루타르산을 환류 하에 분산시켰고, 55 ℃의 온도에서 30 분간 가열하였다. In a 160 L sized reactor, 11.9 kg (89.3 mol) of glutaric acid were dispersed in 100 L of toluene under reflux and heated at 55 DEG C for 30 minutes.

이와 별도로, 30 L의 톨루엔에 7.3 kg(90 mol)의 ZnO를 가하고 교반하여 ZnO 분산액을 준비하였다. Separately, 7.3 kg (90 mol) of ZnO was added to 30 L of toluene and stirred to prepare a ZnO dispersion.

상기 ZnO 분산액을 부피 기준으로 4 등분하였고, 그 중 1/4을 먼저 글루타르산 용액에 가하여 반응을 진행시켰다. 1 시간 후에 상기 ZnO 분산액의 다른 1/4를 가하여 반응을 진행하였고, 그로부터 1 시간 후에 상기 ZnO 분산액의 또 다른 1/4을 가하여 반응을 진행하였다. 1 시간 후 상기 ZnO 분산액이 마지막 1/4을 가하여 반응을 진행하였다. 상기 혼합 용액은 55 ℃에서 반응을 진행시킨 후, 110 ℃로 승온하고, 3 시간 동안 가열하여 합성 과정 중 발생한 수분을 딘스탁을 이용하여 제거하였다. 흰색 고체가 생성된 후, 이를 여과하고, 아세톤/에탄올로 세척하고, 130 ℃에서 진공 오븐으로 건조하였다. The ZnO dispersion was divided into quarts based on the volume, and 1/4 of the ZnO dispersion was first added to the glutaric acid solution to conduct the reaction. After one hour, another 1/4 of the ZnO dispersion was added to conduct the reaction. One hour later, another 1/4 of the ZnO dispersion was added to proceed the reaction. After 1 hour, the ZnO dispersion was added to the final 1/4, and the reaction proceeded. The reaction mixture was allowed to react at 55 ° C, then heated to 110 ° C and heated for 3 hours to remove water generated during the synthesis by using Deanstock. After a white solid was formed, it was filtered, washed with acetone / ethanol and dried in a vacuum oven at 130 < 0 > C.

이러한 방법으로 유기 아연 촉매 (Zn-based catalyst)를 제조하였다. In this way, an organic zinc catalyst (Zn-based catalyst) was prepared.

실시예Example 3: 수분 함량에 따른  3: Depending on the moisture content 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트Carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

중합 전 이산화탄소, 에틸렌옥사이드 및 메틸렌클로라이드(이하, CO2, EO, MC)는 분자 체(molecular sieve)를 이용해 충분히 정제하였다. 이 후, 분자량 조절을 위해 MC에 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 MC의 수분 함량을 21 ppm으로 조절하여 중합에 사용하였다. Before the polymerization, carbon dioxide, ethylene oxide and methylene chloride (hereinafter referred to as CO 2 , EO, and MC) were sufficiently purified using a molecular sieve. After that, the water content of MC was adjusted to 21 ppm to be used for the polymerization in order to control the molecular weight.

그리고, 원료 공급조, 중합 반응기, 용매를 회수하기 위한 교반형 플래시 드럼과 이축 압출기, 부산물을 제거하기 위한 이축압출기, 펠렛화를 위한 압출기, centrifugal dryer, 펠렛 회수 장치를 연결 설치하여 폴리에틸렌 카보네이트를 포함한 수지 조성물의 제조 방법에 이용하였다. Then, an agitating flash drum and a twin-screw extruder for recovering the raw material feed tank, polymerization reactor and solvent, a biaxial extruder for removing by-products, an extruder for pelletizing, a centrifugal dryer and a pellet recovery device Was used in the production method of the resin composition.

먼저, 중합 반응기로는 1 m3 크기의 교반기가 달린 오토클레이브 반응기를 이용하였다. 그리고, 원료 공급조를 통해 중합 반응기에 상기 제조예 2에서 얻은 아연계 촉매, MC, EO, 및 CO2를 투입하고, 다음 표 2의 조건으로 용액 중합을 진행하여 폴리에틸렌카보네이트를 제조하였다. First, an autoclave reactor equipped with a stirrer of 1 m 3 was used as the polymerization reactor. Then, the zinc-based catalyst obtained in Preparation Example 2, MC, EO, and CO 2 were charged into a polymerization reactor via a raw material feed tank, and solution polymerization was carried out under the conditions shown in Table 2 below to prepare polyethylene carbonate.

상기 조건으로 용액 중합 완료 후, 미반응 이산화탄소와 에틸렌옥사이드를 벤팅(venting)을 통해 제거하고 충분히 희석한 뒤, 추가적으로 RDC 컬럼을 이용하여 잔여 에틸렌옥사이드를 대부분 제거하였다. 이 후, 산 이온 교환수지를 이용하여 촉매를 제거하고 이온 교환 수지 표면을 물로 세척하여 촉매 원료인 글루타르산을 회수하였다. After the solution polymerization was completed under the above conditions, unreacted carbon dioxide and ethylene oxide were removed through venting and sufficiently diluted, and most of the residual ethylene oxide was further removed using an RDC column. Thereafter, the catalyst was removed using an acid ion exchange resin, and the surface of the ion exchange resin was washed with water to recover glutaric acid as a catalyst raw material.

이 후, 이축 압출기 (twin screw extruder, L/D=60)의 메인 스크류 (Ø40)의 회전수 30 rpm 내지 120 rpm, 12개로 구성된 스크류 존의 온도 40 도 내지 180 도, 고분자 온도 40 도 내지 180 도의 조건에서 순차적으로 MC를 휘발하고 동시에 다이를 동한 압출을 진행하였다. Thereafter, the number of revolutions of the main screw (Ø40) of the twin screw extruder (L / D = 60) was 30 rpm to 120 rpm, the temperature of the twelve screw zones was 40 to 180 degrees, MC was volatilized sequentially under the conditions of the drawing, and at the same time, extrusion with the die was carried out.

이상 압출된 폴리알킬렌 카보네이트는 2-5 mm 크기로 펠렛화된 후 centrifugal dryer에서 충분히 건조되어 펠렛 회수 장치를 통해 회수하였다. 이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 404 kg/mol 이었으며, 95%의 선택도를 보였다.The extruded polyalkylene carbonate was pelletized to 2-5 mm size, dried thoroughly in a centrifugal dryer, and recovered through a pellet recovery device. At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 404 kg / mol and a selectivity of 95%.

실시예Example 4: 수분 함량에 따른  4: Depending on the moisture content 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트Carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

중합 전 CO2, EO, MC를 충분히 정제한 뒤 MC의 수분 함량이 68 ppm이 되도록 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 중합을 진행하였다. 실시예 3과 동일한 제조 방법을 이용하였으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. Before the polymerization, CO 2 , EO, and MC were sufficiently purified, and the polymerization was carried out by artificially adding distilled water to the MC so that the water content of MC was 68 ppm. The same production method as in Example 3 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 240 kg/mol이었으며, 93%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 240 kg / mol and showed a selectivity of 93%.

실시예Example 5: 수분 함량에 따른  5: Depending on the moisture content 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트Carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

중합 전 CO2, EO, MC를 충분히 정제한 뒤 MC의 수분 함량이 103 ppm이 되도록 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 중합을 진행하였다. 실시예 3과 동일한 제조 방법을 이용하였으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. Before the polymerization, CO 2 , EO, and MC were sufficiently purified, and the polymerization was proceeded by artificially adding distilled water so that the water content of MC became 103 ppm. The same production method as in Example 3 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 192 kg/mol이었으며, 93%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 192 kg / mol and showed a selectivity of 93%.

실시예Example 6: 수분 함량에 따른  6: Depending on the moisture content 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트Carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

중합 전 CO2, EO, MC를 충분히 정제한 뒤 MC의 수분 함량이 129 ppm이 되도록 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 중합을 진행하였다. 실시예 3과 동일한 제조 방법을 이용하였으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. Before the polymerization, CO 2 , EO, and MC were sufficiently purified, and the polymerization was proceeded by artificially adding distilled water so that the water content of MC was 129 ppm. The same production method as in Example 3 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 158 kg/mol이었으며, 93%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 158 kg / mol and a selectivity of 93%.

실시예Example 7: 수분 함량에 따른  7: Depending on the moisture content 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트Carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

중합 전 CO2, EO, MC를 충분히 정제한 뒤 MC의 수분 함량이 234 ppm이 되도록 인위적으로 증류수를 정량 투입하여 중합을 진행하였다. 실시예 3과 동일한 제조 방법을 이용하였으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. Before the polymerization, CO 2 , EO, and MC were sufficiently purified, and the polymerization was proceeded by artificially adding distilled water in an amount such that the water content of MC was 234 ppm. The same production method as in Example 3 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 135 kg/mol이었으며, 92%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 135 kg / mol and a selectivity of 92%.

비교예Comparative Example 2: 수분이 충분히 정제된 반응 혼합물을 이용한  2: Using a sufficiently purified water-containing reaction mixture 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트의Of carbonate 제조 Produce

분자 체(molecular sieve)를 이용한 정제 이후 추가로 수분을 투입하지 않고 MC의 수분 함량이 5 ppm인 상태로 중합을 진행하였다. After purification using a molecular sieve, the polymerization was carried out at a moisture content of 5 ppm of MC without addition of water.

실시예 3-7과 동일한 제조 방법을 이용했으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. The same production method as in Example 3-7 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 633 kg/mol이었으며, 95%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 633 kg / mol and showed a selectivity of 95%.

비교예Comparative Example 3: 반응 혼합물 비율 변화에 따른  3: Depending on the ratio of the reaction mixture 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트의Of carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

분자 체(molecular sieve)를 이용한 정제 이후 추가로 수분을 투입하지 않고 MC의 수분 함량이 7 ppm인 상태로 중합을 진행하였다. After purification using a molecular sieve, the polymerization was carried out with the water content of MC of 7 ppm without addition of water.

비교예 2와 동일한 제조 방법을 이용하였으며, 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. The same production method as in Comparative Example 2 was used, and the amounts of the catalyst, CO 2 , EO, and MC were as shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 616 kg/mol이었으며, 92%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 616 kg / mol and a selectivity of 92%.

비교예Comparative Example 4: 중합 온도, 압력 변화에 따른  4: Polymerization temperature, pressure change 폴리알킬렌Polyalkylene 카보네이트의Of carbonate 분자량 및 선택도 변화 Molecular weight and selectivity change

분자 체(molecular sieve)를 이용한 정제 이후 추가로 수분을 투입하지 않고 MC의 수분 함량이 5 ppm인 상태로 중합을 진행하였다. After purification using a molecular sieve, the polymerization was carried out at a moisture content of 5 ppm of MC without addition of water.

비교예 2와 동일한 제조 방법을 이용하되, 중합 반응시 35 bar의 중합 압력 및 85 도의 중합 온도를 유지하였다. 촉매, CO2, EO, 및 MC의 투입량은 다음 표 2의 조건과 같다. Using the same production method as in Comparative Example 2, polymerization pressure of 35 bar and polymerization temperature of 85 degrees were maintained in the polymerization reaction. The amounts of catalyst, CO 2 , EO, and MC are shown in Table 2 below.

이 때, 제조된 폴리알킬렌 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 660 kg/mol이었으며, 91%의 선택도를 보였다.At this time, the polyalkylene carbonate resin produced had a weight average molecular weight of 660 kg / mol and a selectivity of 91%.

실시예 3 내지 7 및 비교예 2 내지 4에 따른 폴리알킬렌 카보네이트의 중합 공정 조건 및 중합 반응 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다. Polymerization conditions and polymerization results of the polyalkylene carbonate according to Examples 3 to 7 and Comparative Examples 2 to 4 are shown in Table 2 below.

비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 촉매(Cat.) 함량(g)Catalyst (Cat.) Content (g) 33 1.51.5 33 33 33 44 3.53.5 44 에틸렌옥사이드(EO)함량
(g)
Ethylene oxide (EO) content
(g)
6767 101101 6767 100100 6767 100100 240240 240240
메틸렌클로라이드(MC)
함량(g)
Methylene chloride (MC)
Content (g)
325325 300300 330330 300300 330330 300300 240240 240240
CO2 함량(kgr)CO 2 content (kgr) 174174 142142 157157 159159 147147 164164 143143 194194 CO2 압력(bar)CO 2 pressure (bar) 3030 3030 3535 3030 3030 3030 3030 3030 중합공정온도(℃)Polymerization process temperature (캜) 7070 7070 8585 7070 7070 7070 7070 7070 용매(MC)내수분함량(ppm)Moisture Content in Solvent (MC) (ppm) 55 77 55 2121 6868 103103 129129 234234 중합공정시간(hr)Polymerization time (hr) 66 66 66 66 66 66 66 66 분자량(Mw, kg/mol)Molecular weight (M w , kg / mol) 653653 616616 660660 404404 240240 192192 158158 135135 선택도(%)Selectivity (%) 9595 9292 9191 9595 9393 9393 9393 9292

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 3 내지 7에 따르면 폴리알킬렌 카보네이트 중합시 별도의 분자량 조절제(chain transfer agent)를 추가로 투입하지 않고도 반응물에 포함된 수분 함량을 조절해 분자량이 감소된 다양한 grade의 폴리알킬렌 카보네이트를 효과적으로 제조할 수 있고, 인위적으로 수분을 투입하지 않은 비교예 2 내지 4와 동일한 수준의 선택도를 보이는 것을 확인하였다. As shown in Table 2, according to Examples 3 to 7 of the present invention, it is possible to control the moisture content of the reactants without additionally adding a separate chain transfer agent to the polyalkylene carbonate, It was confirmed that the polyalkylene carbonate of the present invention had the same degree of selectivity as that of Comparative Examples 2 to 4 in which water was not added artificially.

Claims (5)

촉매 및 용매 하에 이산화탄소와 에폭사이드 화합물을 중합하는 단계를 포함하고,
상기 중합 공정 개시 전의 반응 혼합물에서 용매, 이산화탄소, 및 에폭사이드 화합물에 포함된 수분 함량의 총합을 10 내지 1000 ppm으로 조절하여 분자량을 제어하는 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법.
Polymerizing the carbon dioxide and the epoxide compound in the presence of a catalyst and a solvent,
Wherein the total content of the water, the solvent, the carbon dioxide, and the water content contained in the reaction mixture before the initiation of the polymerization process is controlled to 10 to 1000 ppm to control the molecular weight of the polyalkylene carbonate.
제1항에 있어서,
상기 중합 조건을 통해 제조되는 수지의 중량평균분자량이 10,000 내지 1,000,000 g/mol인 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the weight average molecular weight of the resin produced through the polymerization conditions is 10,000 to 1,000,000 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 아연계 촉매는 아연계 전구체와 탄소수 3 내지 20의 디카르복실산을 반응시켜 제조된 아연디카르복실레이트계 촉매인 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the zinc-based catalyst is a zinc dicarboxylate-based catalyst prepared by reacting a zinc-based precursor with a dicarboxylic acid having 3 to 20 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 에폭사이드 화합물은, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 옥사이드; 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 20의 사이클로 알킬렌옥사이드; 및 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치된 탄소수 8 내지 20의 스타이렌 옥사이드;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
상기 용매는 염소화 용매(chlorinated solvent)를 사용하는, 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The epoxide compound is an alkylene oxide having 2 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; A cycloalkylene oxide having 4 to 20 carbon atoms substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; And styrene oxide having 8 to 20 carbon atoms which is substituted or unsubstituted with halogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
Wherein the solvent is a chlorinated solvent.
제1항에 있어서,
상기 중합 공정은 촉매:에폭사이드 화합물의 몰비가 1:50 내지 1:400, 이산화탄소:에폭사이드 화합물의 몰비가 1:1 내지 10:1, 용매:에폭사이드 화합물의 무게비가 0.1:1 내지 50:1이고,
상기 중합 공정은 50 내지 90 및 15 내지 50 bar에서 3 내지 60 시간 동안 진행하는, 폴리알킬렌 카보네이트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar ratio of catalyst: epoxide compound is from 1:50 to 1: 400, the molar ratio of carbon dioxide to epoxide compound is from 1: 1 to 10: 1, the weight ratio of solvent: epoxide compound is from 0.1: 1 to 50: 1,
Wherein the polymerization process is conducted at 50 to 90 and 15 to 50 bar for 3 to 60 hours.
KR1020160037207A 2015-09-21 2016-03-28 Preparation method of polyalkylene carbonate KR102094452B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150133050 2015-09-21
KR20150133050 2015-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170034757A true KR20170034757A (en) 2017-03-29
KR102094452B1 KR102094452B1 (en) 2020-03-27

Family

ID=58498178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160037207A KR102094452B1 (en) 2015-09-21 2016-03-28 Preparation method of polyalkylene carbonate

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102094452B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10829635B2 (en) 2016-03-11 2020-11-10 Lg Chem, Ltd. Economical method of preparing a resin composition including polyalkylene carbonate with improved thermal stability and processability

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110024847A (en) * 2009-09-03 2011-03-09 에스케이이노베이션 주식회사 Continuous process for manufacturing aliphatic polycarbonates from carbon dioxide and epoxides
KR20110112061A (en) * 2010-04-06 2011-10-12 에스케이이노베이션 주식회사 Precise control of molecular weight and chain shape control in carbon dioxide/epoxide alternating copolymerization and preparation of low molecular weight poly(alkylene carbonate) thereby
KR20140139440A (en) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 Manufacturing method of polyalkylenecarbonate
KR20170048222A (en) * 2015-10-26 2017-05-08 주식회사 엘지화학 Organic zinc catalyst, preparation method of the catalyst and production method of poly(alkylene carbonate) resin over the catalyst

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110024847A (en) * 2009-09-03 2011-03-09 에스케이이노베이션 주식회사 Continuous process for manufacturing aliphatic polycarbonates from carbon dioxide and epoxides
KR20110112061A (en) * 2010-04-06 2011-10-12 에스케이이노베이션 주식회사 Precise control of molecular weight and chain shape control in carbon dioxide/epoxide alternating copolymerization and preparation of low molecular weight poly(alkylene carbonate) thereby
KR20140139440A (en) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 Manufacturing method of polyalkylenecarbonate
KR20170048222A (en) * 2015-10-26 2017-05-08 주식회사 엘지화학 Organic zinc catalyst, preparation method of the catalyst and production method of poly(alkylene carbonate) resin over the catalyst

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10829635B2 (en) 2016-03-11 2020-11-10 Lg Chem, Ltd. Economical method of preparing a resin composition including polyalkylene carbonate with improved thermal stability and processability

Also Published As

Publication number Publication date
KR102094452B1 (en) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101497042B1 (en) Manufacturing method of polyalkylenecarbonate
KR102067687B1 (en) Economic manufacturing method of polyalkylenecarbonate with improved thermal stability and processability
CN112262169A (en) Anomeric isomerization of poly (alkylene carbonate) polymers
KR102176690B1 (en) Preparation method of organic zinc catalyst, the catalyst prepard by the method, and preparation method of poly(alkylene carbonate) resin using the catalyst
KR101794912B1 (en) Method for preparing polyalkylenecarbonate
KR102094452B1 (en) Preparation method of polyalkylene carbonate
KR101748408B1 (en) Method for preparing polyalkylenecarbonate
KR102005558B1 (en) Preparation method of zinc-based catalyst and production method of poly(alkylene carbonate) using the catalyst
KR102233983B1 (en) Organic zinc catalyst, preparation method of the catalyst and production method of poly(alkylene carbonate) resin over the catalyst
KR20160069491A (en) Method for preparing polyalkylenecarbonate
KR101745675B1 (en) Method for preparing Polyalkylenecarbonate
KR101494833B1 (en) Manufacturing method of polyalkylenecarbonate
US10577462B2 (en) Production method of poly(alkylene carbonate) particles
WO2016089039A1 (en) Method for producing polyalkylenecarbonate resin
KR102332741B1 (en) Purification method of polyalkylenecarbonate
KR101816204B1 (en) Method for preparing polyalkylenecarbonate
KR102088505B1 (en) Preparation method of zinc-based catalyst and production method of poly(alkylene carbonate) using the catalyst
EP3831865B1 (en) Preparation method of polyalkylene carbonate
KR20160051979A (en) Continuous Manufacturing method of polyalkylenecarbonate

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant